الإنزيمات المساعدة والعوامل المساعدة
الإنزيمات المساعدة والعوامل المساعدة هي المساعدات غير البروتينية التي تتطلبها العديد من الإنزيمات لتحفيز التفاعلات. إنها توفر كيمياء لا تستطيع السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية وحدها توفيرها: نقل الإلكترونات، أو حمل المجموعات الوظيفية، أو وضع أيون معدني تفاعلي في الموقع النشط. تجمع هذه المنطقة الفئات الرئيسية لهذه الجزيئات المساعدة والإنزيمات التي تعتمد عليها.
Definition
العامل المساعد هو مكون كيميائي غير بروتيني مطلوب لنشاط الإنزيم؛ وتسمى العوامل المساعدة العضوية بالإنزيمات المساعدة، والعامل المساعد المرتبط بإحكام أو تساهميًا هو مجموعة اصطناعية، والبروتين غير النشط تحفيزيًا الذي يفتقر إلى عامله المساعد هو إنزيم أبوي (apoenzyme) يصبح إنزيمًا كليًا نشطًا (holoenzyme) بمجرد ارتباط العامل المساعد به.
Scope
تستعرض هذه المنطقة الإنزيمات المساعدة العضوية (بما في ذلك حاملات الأكسدة والاختزال مثل NAD+ و FAD والعديد من الإنزيمات المساعدة المشتقة من الفيتامينات)، والعوامل المساعدة غير العضوية من أيونات المعادن، والإنزيمات المعتمدة على المعادن التي تستخدمها، والفئة الأوسع من العوامل المساعدة العضوية والمجموعات الاصطناعية المرتبطة بإحكام. وهي منظمة كمرجع عام لكيمياء العوامل المساعدة للإنزيمات، وليست إرشادات سريرية.
Sub-topics
Core questions
- ما هي الكيمياء التي تضيفها العوامل المساعدة ولا تستطيع السلاسل الجانبية للبروتين توفيرها؟
- كيف يتم تمييز الإنزيمات المساعدة عن المجموعات الاصطناعية وعن العوامل المساعدة من أيونات المعادن؟
- ما هي الفيتامينات التي تعمل كسلائف للإنزيمات المساعدة، وكيف يربط هذا التغذية بوظيفة الإنزيم؟
- كيف تكتسب الإنزيمات أيونات المعادن وتميز بينها؟
Key concepts
- الإنزيم الأبوي، والإنزيم الكلي، وارتباط العامل المساعد
- الإنزيم المساعد مقابل المجموعة الاصطناعية
- الركيزة المساعدة (القابلة للانفصال) مقابل العوامل المساعدة المرتبطة بإحكام
- الإنزيمات المساعدة للأكسدة والاختزال كحاملات للإلكترونات
- الإنزيمات المساعدة لنقل المجموعات
- الإنزيمات المساعدة المشتقة من الفيتامينات
- العوامل المساعدة من أيونات المعادن والإنزيمات المعدنية
- تجديد العامل المساعد ودورته
Mechanisms
توسع العوامل المساعدة الذخيرة التحفيزية للبروتينات. تقوم الإنزيمات المساعدة للأكسدة والاختزال مثل NAD+ و FAD بنقل الإلكترونات والهيدريد بين الركائز والمسارات التنفسية أو التخليقية، وتتأرجح بين الأشكال المؤكسدة والمختزلة (Verdin, 2015; Holm et al., 1996). تحمل الإنزيمات المساعدة لنقل المجموعات، والعديد منها مشتق من الفيتامينات القابلة للذوبان في الماء، مجموعات كيميائية: على سبيل المثال، يشكل بيريدوكسال 5'-فوسفات قاعدة شيف التي تحرك كيمياء الأحماض الأمينية (Eliot & Kirsch, 2004). تعمل أيونات المعادن كأحماض لويس، أو مراكز أكسدة واختزال، أو مراسٍ هيكلية. يتصرف الإنزيم المساعد القابل للانفصال كركيزة مساعدة يتم استهلاكها وتجديدها، بينما تظل المجموعة الاصطناعية مرتبطة طوال الدورة التحفيزية. يكون الإنزيم الأبوي غير نشط حتى يرتبط بعامله المساعد ليشكل الإنزيم الكلي الوظيفي (Nelson & Cox, 2021).
Clinical relevance
نظرًا لأن العديد من الإنزيمات المساعدة مشتقة من الفيتامينات والمعادن النزرة، فإن كيمياء العوامل المساعدة تكمن وراء العلاقة بين حالة المغذيات الدقيقة ووظيفة الإنزيم الموصوفة في التغذية والتمثيل الغذائي. تشرح الموضوعات هنا كيف تمكن العوامل المساعدة التحفيز على المستوى الميكانيكي؛ إنها تصف الكيمياء الحيوية وليست أساسًا للتشخيص الفردي أو الجرعات أو العلاج.
History
نشأ مفهوم العامل المساعد من أعمال أوائل القرن العشرين التي أظهرت أن 'الإنزيمات المساعدة' القابلة للغسيل والحرارة كانت ضرورية جنبًا إلى جنب مع بروتينات الإنزيم، وأن العديد منها ارتبط بالفيتامينات المكتشفة حديثًا. ثم حددت الدراسات الهيكلية والميكانيكية خلال أواخر القرن العشرين كيفية عمل الإنزيمات المساعدة للأكسدة والاختزال، والإنزيمات المساعدة المشتقة من الفيتامينات، ومواقع المعادن، كما تم تلخيصها في مراجعات لمواقع المعادن البيولوجية والبيريدوكسال-فوسفات والإنزيمات المساعدة ذات الصلة (Holm et al., 1996; Eliot & Kirsch, 2004).
Related topics
Seminal works
- holm-1996
- eliot-2004
- verdin-2015
Frequently asked questions
- ما الفرق بين الإنزيم المساعد والعامل المساعد؟
- العامل المساعد هو المصطلح العام لأي مكون غير بروتيني يحتاجه الإنزيم؛ يشير الإنزيم المساعد على وجه التحديد إلى العوامل المساعدة العضوية (مثل NAD+ أو الإنزيم المساعد A)، بينما أيونات المعادن هي عوامل مساعدة غير عضوية.
- ما هي المجموعة الاصطناعية؟
- المجموعة الاصطناعية هي عامل مساعد يرتبط بإحكام أو تساهميًا بالإنزيم ويبقى مرتبطًا طوال الدورة التحفيزية، على عكس الإنزيم المساعد القابل للانفصال الذي يأتي ويذهب مثل الركيزة المساعدة.